Требования к инженеру-кораблестроителю

ЛЕКЦИЯ 1

Основные понятия теории систем применительно к кораблю

 

· По определению академика А.И. Берга "… под термином " система " понимается организованное множество структурных элементов, взаимосвязанных и выполняющих определенные функции.

· Корабль - это большая целостная сложная организованная эргономическая система, функционирующая для достижения поставленной цели в водной среде, на границе раздела водной и воздушной сред или вблизи водной поверхности.

· Под термином " большая система " понимается объект, содержащий большое количество неделимых элементов, имеющих разнообразную физическую природу, а также различные объединения (подсистемы, агрегаты, механизмы и т.д.) этих элементов.

· Целостность системы означает, что её свойства не могут быть сведены к сумме свойств, составляющих эту систему элементов.

· Сложность системы проявляется в опосредованном и нелинейном влиянии друг на друга ее компонентов.

· Организованность означает, что между компонентами системы существуют устойчивые связи, а добавление или изъятие компонента существенно меняет качества системы.

· Эргономическая система подразумевает участие в процессе функционирования человека-оператора.

К основным подсистемам (т.е. основным объединениям элементов) водоизмещающего корабля можно отнести:

- несущую платформу, представляющую собой совокупность подсистем, предназначенных для транспортировки целевой подсистемы и обеспечения её эффективного функционирования;

- целевые подсистемы, обеспечивающие достижение целей, стоящих перед кораблем (подсистемы хранения грузов, подсистема обеспечения перевозки пассажиров, подсистема оружия, производственные подсистемы различного назначения и т. д.)

Пример представления системы "корабль" как совокупности подсистем представлен на рис. 1.1

Структура системы "Корабль" имеет иерархическую, многоуровневую структуру, поскольку каждая из подсистем может быть, в свою очередь, представлена как совокупность более мелких объектов.

 

Рассмотрим основные подсистемы, представляющую корабль или судно как несущую платформу.

Подсистема "Корпус и надстройки" обеспечивает конструктивную целостность корабля, связывая все его компоненты в целостный объект.

Подсистема "Движение" обеспечивает передвижение корабля и включает в себя двигатели с оборудованием, обеспечивающие энергию для движения корабля и движители, преобразующие энергию двигателей в движущую силу.

Подсистема "Энергия" – включает в себя судовую электростанцию с источниками тока, кабельными трассами, средствами распределения электроэнергии, главные и вспомогательные котлы, среды и запасы (топливо, смазочное масло, техническую воду, сжатый воздух в баллонах и т.д).

 

Подсистема "Экипаж" необходима для управления кораблем, обслуживания его устройств и систем.

Подсистема "Маневрирование" предназначена для изменения направления движения судна и включает в себя рулевое, подруливающее и тормозное устройства.

Подсистема "Стабилизация" предназначена для фиксации положения корабля в определенной точке пространства. Она включает в себя швартовное и якорное устройства, средства успокоения качки, динамическую систему позиционирования.

Подсистема "Навигация, связь, сигнализация" – обеспечивает ориентацию корабля в океане, связь с берегом и другими кораблями.

О целевой подсистеме говорилось выше.

Подсистема "Информация и управление " – обеспечивает формирование необходимой информации для управления кораблем и интегрирует в себе все средства автоматизации.

Рисунок В1 показывает разбивку корабля на подсистемы по функциональному признаку, т.е. каждой подсистеме соответствует определенная функция или свойство корабля, а также, возможно, группа свойств или функций.

Следует отметить, что структура специальных кафедр и факультетов повторяет структуру корабля.

За корабль в целом отвечает кафедра проектирования судов (ФКиО).

За корпусные конструкции несет ответственность кафедра строительной механики корабля и кафедра конструкции судов.

Главная энергетическая установка вотчина кафедр судовых энергетических установок, турбин и турбинных установок, двигателей внутреннего сгорания, специальной энергетики (ФКЭиА).

Гидродинамический комплекс – зона ответственности кафедр гидромеханики и теории корабля (ФКиО).

Электроэнергетической системой занимается кафедра электрооборудования судов (ФКЭиА).

Общесудовые устройства и системы – предмет изучения кафедры конструкции судов (ФКиО).

Среды и запасы – заведование кафедры судовых энергетических установок(ФКЭиА).

Экипаж – его проблемами частично занимается кафедра проектирования судов (ФКиО).

Навигация, управление, связь – это кафедры приборостроительного факультета и кафедра автоматики и измерений ФКЭиА.

Для того, чтобы система "Корабль" могла функционировать, между её элементами существуют многочисленные связи. Множество связей в системе " Корабль" включает в себя:

- структурные (отношения части и целого);

- пространственные (сопоставляющие форму, размеры с элементами системы, описывающие их взаимное расположение);

- идентифицирующие (связывающие с элементами системы "корабль" их названия, физические характеристики и т.п.);

- стоимостные;

- временн ы е (цепочки причин и следствий).

Множество качеств системы "Корабль" образует сложную иерархическую структуру, фрагмент которой показан на 1.2

 

К качествам функциональности относятся:

1. Энергопотребление − количество и вид потребляемой кораблем энергии для его успешного функционирования.

2. Эффективность − мера успеха корабля в достижении поставленной цели.

3. Заметность − степень проявления системы "Корабль" во внешней среде.

4. Защищенность − возможность противостояния факторам, разрушающих корабль.

5. Грузоподъемность − вес полезной нагрузки на корабле.

6. Вместимость − способность корабля к размещению полезной нагрузки, оборудования и экипажа.

К качествам надежности относятся:

1. Безотказность − способность корабля и его подсистем работать без поломок, снижающих его эффективность.

2. Долговечность − способность корабля сохранять требуемую эффективность в течение заданного времени.

3. Ремонтопригодность − мера приспособленности корабля и его подсистем к ремонтным работам.

4. Живучесть − способность корабля сохранять или восстанавливать свою эффективность после получения повреждений. Живучесть дифференцируется по разрушающим факторам: пожары и взрывы (взрыво пожаробезопасность), затопление (непотопляемость), механические повреждения (прочность).

К мореходным качествам относятся:

1. Плавучесть − способность корабля плавать в определенном положении относительно поверхности воды при заданном количестве находящихся на нем грузов.

2. Остойчивость − способность корабля, выведенного действием внешних сил из положения равновесия, возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения действия этих сил.

3. Качка − характеризует поведение корабля на взволнованном море.

4. Ходкость − способность корабля перемещаться по воде с заданной скоростью под действием приложенной к нему движущей силы.

5. Управляемость − способность корабля как изменять направление движения (поворотливость), так и сохранять выбранное направление движения (устойчивость на курсе).

6. Заливаемость − способность корабля принимать воду на верхнюю палубу при нахождении на взволнованном море.

Кроме групп качеств можно выделить и отдельные качества корабля, важные как для периода строительства, так и для периода эксплуатации. К таким качествам относятся:

- Экономичность − характеризует финансовые ресурсы, необходимые для строительства и эксплуатации корабля.

- Обитаемость − характеризует удобство размещения экипажа на корабле.

- Эстетичность − характеризует красоту внешнего облика и интерьеров корабля.

- Эргономичность − характеризует качество взаимодействия экипажа с кораблем и его техническими средствами.

- Технологичность − приспособленность корабля и его подсистем к постройке.

 

Качества корабля определяются взаимодействием внешней среды и его элементами, связанными отношениями в определенную структуру.

Изучение корабля как сложной технической системы является сутью профессии кораблестроителя.

 

Требования к инженеру-кораблестроителю

В создании корабля ведущую роль играет Главный конструктор — специалист, знания и опыт которого потенциально позволяют ему в объеме эскизного про­екта спроектировать судно самому. Его управленческие способ­ности дают возможность организовать наиболее экономичную работу коллектива проектантов и конструкторов для выполне­ния всех стадий проекта в минимально возможный срок.

Это должен быть инженер, способный выполнить приближенный расчет всех характеристик судна и наметить удовлетворитель­ное решение всех возникающих частных вопросов, предоставляя сотрудникам возможность дать хорошие и отличные частные решения.

Обязательными чертами главного конструктора являются перспективное мышление, способность предвидения и созда­ния рабочих гипотез в процессе поиска, эрудиция, позволяющая выявлять информацию, в том числе и из смежных областей знания, необходимую для нахождения оптимального решения.

Какими же навыками и знаниями должен обладать ин­женер-кораблестроитель, чтобы добиться успеха?

Это качества, которыми обычно обладают люди, достигающие в своем деле высоких результатов: энергичность, упорство, стремление к совершенство­ванию, личное обаяние и т. п.

Это так­же мастерство и знания, которые можно приобрести в процессе обучения. Это, наконец, качества, помогающие успешно решать инженерные задачи:

1. Изобретательность, т. е. умение выдумывать или изобретать ценные, полезные идеи или принципы, лежащие в основе вещей или процессов, предназначенных для дости­жения поставленных целей.

2. Умение проводить инженерный анализ — способность анализировать данный элемент, систему или процесс, ис­пользуя технические или научные принципы с целью быст­рого получения правильных решений.

3. Технические знания — доскональное знание и глубо­кое освоение конкретной инженерной специальности.

4. Широкая специализация — способность компетентно и уверенно разбираться в основных проблемах или идеях научных дисциплин, лежащих за пределами данной узкой специальности.

5. Математическое мастерство — умение в случае необходимости при решении задачи применять мощный матема­тический аппарат и вычислительные методы.

6. Умение принимать решения в условиях неопределен­ности, но при полном и всестороннем учете всех сущест­венных факторов.

7. Знание технологии производства — понимание воз­можностей и ограничений как прежних, так и новых техно­логических процессов.

8. Умение передавать информацию о полученных резуль­татах — способность выражать свои мысли четко и убеди­тельно — устно, письменно и графически.

Предполагается, что корабел должен обладать, кроме профессиональной компетентности, знаниями истории ко­раблестроения и опыта работы, а также отличаться рядом личных качеств.

Занимаясь творче­ской работой, он, прежде всего, должен быть восприимчивым к новым идеям, нацеленным на постоянное стремление к постижению новаций ивнесению более совершенных методов в существующую практику.

Далее, он должен обладать здоровым воображением. Быть, ко­нечно же, не пустым мечтателем, но иметь практиче­ское воображение, которое учитывает как факты сегодняшнего дня, так и тенденции в развитии, берущие свое начало в прошлом.

Чтобы уметь при необходимости отступить от установившихся требований практики, проектанту может понадобиться немалое мужество с соответствующей долей оптимизма и пессимизма.

Точно опреде­лить меру этих качеств невозможно, однако способному инженеру они должны быть свойственны все, в большей или меньшей степени.

Проектант должен обладать большим терпением. Иногда некоторые выводы кажутся ошибочными, а результаты исследований и расчетов получаются совершенно отличными от ожидаемых. Терпение должно подкреп­ляться твердой уверенностью в правильности своих методов и планов и стремлением довести их до конца без излишней траты времени.

Проектант должен уметь работать с информацией во всех ее видах и при необходимости осуществлять самостоятельный информационный поиск.

В современных условиях всеобщей компьютеризации инженер-кораблестроитель обязан владеть навыками использования стандартных пакетов программ, таких как текстовый редактор Word, электронные таблицы EXEL, а также математическими средствами Mathcad, средствами обработки статистики STATISTICA или SPSS.

Для инженера — исследователя желательно умение создавать программы на алгоритмических языках высокого уровня Pascal или C в среде Delphi или C++ соответственно.

Корабелы — элита инженерного корпуса, но для того чтобы оставаться в этом избранном круге, они должны непрерывно совершенствовать свои знания и умения в течение всей профессиональной жизни.

Если проектант удовлетворяет профессиональным и личностным требованиям, то уравнение вида:

 

Инженер + знания = корабль

 

всегда имеет положительное решение.